可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车的制作方法
【专利摘要】一种无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述独轮自平衡电动车包括外壳、立柱、轮毂电机、轮胎、脚踏板、电路系统、灯条、电池组、辅助轮、ＵＳＢ接口、指示灯、开关、充电器、客户端和充电口，所述电动车的车轮位于车辆的中心；所述电路系统通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退；所述独轮自平衡电动车通过电路系统实现与客户端的无线通讯。本发明的有益效果如下：1）、整个装置结构简单，操作方便、安全、可靠、快捷；2）该电动车可以实现客户端与车辆的无线通讯；3）该电动车成本较低，适合大众消费者的消费能力，便于大规模的推广应用。
【专利说明】可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及独轮自平衡电动车，尤其是涉及一种可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，属于电动车【技术领域】。
【背景技术】
[0002]独轮自平衡电动车是一种电力驱动、具有自我平衡能力的交通工具，在社会飞速发展的今天，交通拥堵在各大城市非常普遍，尤其是上下班高峰时间，并且堵车时间不受任何控制，几十分钟到几小时不等，因此，往往因为堵车时间耽误很多重要的事情；为了缓解堵车的烦恼，目前市场上已经出现了时尚的独轮自平衡电动车，但是由于该技术相对复杂，现有技术中出现的独轮自平衡电动车存在以下问题:1)传统的独轮自平衡电动车只是一种交通工具，没有丝毫娱乐性，不能实现使用者与车辆的无线通讯等；2)用户无法获取车辆行驶中的相关参数，存在一定的盲目性，当出现需要突然刹车或者紧急情况时，速度不容易控制，存在一定的安全隐患。因此，迫切的需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。
【发明内容】
[0003]本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种结构简单、操作方便的可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，使用者把脚分别放在轮子两侧的折叠式踏板上以后，通过控制重心，从而控制车体的加速与减速，身体向前倾斜是加速，向后倾斜是减速，可以通过身体的左右倾斜来控制方向，并且可以通过无线通讯技术与相关设备进行信息交互的电动车。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述独轮自平衡电动车包括外壳、立柱、轮毂电机、轮胎、脚踏板、电路系统、灯条、电池组、辅助轮、U S B接口、指示灯、开关、充电器、客户端和充电口，所述电动车的车轮位于车辆的中心；所述电路系统通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退；所述独轮自平衡电动车通过电路系统实现与客户端的无线通讯。
[0005]作为本发明的一种改进，所述电路系统包括微处理器、电源模块、加速度计、陀螺仪、霍尔传感器、通讯芯片、电机驱动电路，微处理器是电路系统的核心，用来采集电源模块、加速度计、陀螺仪、霍尔传感器、USB接口、通讯芯片传来的信息以及对电机、灯条、指示灯、通讯芯片进行控制。电源模块用于控制电池向电路板以及电机供电以及控制电池的充电过程；陀螺仪和加速度计用于检测车体的倾角；霍尔传感器位于电机内部，用于测量车辆的行驶速度；通讯芯片用来实现微处理器与客户端之间的无线通讯，可以选用蓝牙或者WIFI芯片。
[0006]作为本发明的一种改进，所述电路系统通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退；电路系统中的加速度计和陀螺仪每隔一定周期对车辆的倾角进行检测，并将测得的数据发送给微处理器，微处理器根据平衡算法算出车轮的转速，通过电机驱动电路控制车轮转动，从而控制车辆的前进和后退。[0007]作为本发明的一种改进，所述的平衡算法通过以下方式实现:算法首先根据陀螺仪与加速度计测得的数据求出当前车体的倾斜角，然后根据倾斜角算出其所对应的车辆速度值，最后根据车辆的速度值得出电机的转速。
[0008]作为本发明的一种改进，所述的立柱安装在外壳内侧，用于连接外壳和脚踏板。
[0009]作为本发明的一种改进，所述的脚踏板安装在立柱下端的位置。当脚踏板不用时，可以向上折叠。
[0010]作为本发明的一种改进，所述的灯条安装在外壳上，通过控制电路对其进行控制。
[0011]作为本发明的一种改进，所述电池组位于车体内部，用于向控制电路、轮毂电机、指示灯以及灯条供电。
[0012]作为本发明的一种改进，所述的辅助轮有两个，分别安装在两个脚踏板的下方；用户不需要辅助轮时，可以将其拆下。
[0013]作为本发明的一种改进，所述的U S B接口可以使车辆与其它设备通讯以及为其它设备充电。
[0014]作为本发明的一种改进，所述独轮自平衡电动车还包括指示灯，可以对车辆的状态进行表示，方便用户观察。
[0015]作为本发明的一种改进，所述独轮自平衡电动车还包括充电器，所述充电器用于连接车辆的充电口和插座。
[0016]相对于现有技术，本发明的有益效果如下:I)、整个装置结构简单，安全、可靠、快捷，由于该电动车质量较轻，体积较小，可以放在车的后背箱中，携带方便；2)该电动车可以实现客户端与车辆的无线通讯，客户端与车辆的通讯分为三种模式，即查询、控制和修改。查询模式时，客户端发送查询指令，经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器提取加速度计、陀螺仪、霍尔传感器测得的车辆倾角以及速度，数据通过通讯芯片发送给客户端，客户端显示给用户；遥控模式时，用户根据客户端上的控制界面控制车辆的前进、后退以及转弯，控制指令经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器计算出车辆为实现指定运动所需要的车轮转速，从而控制车轮转动，实现用户指定的运动；修改模式时，用户可以在客户端内修改车辆的最大限速，修改指令经由车辆上电路系统中的通讯芯片传给微处理器，微处理器对内置的限速信息进行修改，可以看出，该无线通讯不仅可以使使用者随时随地掌握了解车辆的信息，也让使用者随时随地的控制电动车的速度、方向，以应对特殊情况的处理，例如需要紧急停车或者紧急加速等情况，进一步提高该电动车的安全性能；3)该电动车成本较低，适合大众消费者的消费能力，便于大规模的推广应用。
[0017]
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明整体结构分解示意图；
图3为本发明工作原理示意图；
图4为本发明工作过程示意图；
图5为发明的结构框图。[0019]图中:1为外壳,2为立柱,3为轮毂电机,4为轮胎,5为脚踏板,6为电路系统，7为灯条，8为电池组，9为辅助轮，10为USB接口，11为指示灯，12为开关，13为充电器，14为客户端，15为加速度计，16为陀螺仪，17为霍尔传感器，18为微处理器，19为通讯芯片，20为电机驱动电路，21为电源模块，25为充电口。
【具体实施方式】
[0020]为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做出进一步的说明和介绍。
[0021]实施例1:
参见图1一图4，一种无线通讯的独轮自平衡电动车，所述独轮自平衡电动车包括外壳
1、立柱2、轮毂电机3、轮胎4、脚踏板5、电路系统6、灯条7、电池组8、辅助轮9、U S B接口
10、指示灯11、开关12、充电器13和客户端14，所述电动车的车轮位于车辆的中心；所述电路系统通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退；所述独轮自平衡电动车通过电路系统实现与客户端的无线通讯。其中客户端为可以与电动车进行无线通讯的设备，从而对车辆的行驶参数进行实时查看，也可以对车辆的限速值进行设置。
[0022]实施例2:
参见图3，作为本发明的一种改进，所述电路系统包括微处理器18、电源模块21、加速度计15、陀螺仪16、霍尔传感器17、通讯芯片19、电机驱动电路20，微处理器18是电路系统的核心，用来采集电源模块21、加速度计15、陀螺仪16、霍尔传感器17、USB接口 10、通讯芯片19传来的信息以及对电机、灯条7、指示灯11、通讯芯片19进行控制。电源模块21用于控制电池向电路板以及电机供电以及控制电池的充电过程；陀螺仪16和加速度计15用于检测车体的倾角；霍尔传感器17位于电机内部，用于测量车辆的行驶速度；通讯芯片19用来实现微处理器18与客户端14之间的无线通讯，可以选用蓝牙或者WIFI芯片。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0023]实施例3:
参见图3，作为本发明的一种改进，所述电路系统通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退；电路系统中的加速度计15和陀螺仪16每隔一定周期对车辆的倾角进行检测，并将测得的数据发送给微处理器18，微处理器18根据平衡算法算出车轮的转速，通过电机驱动电路控制车轮转动，从而控制车辆的前进和后退。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0024]实施例4:
作为本发明的一种改进，所述的平衡算法通过以下方式实现:算法首先根据陀螺仪16与加速度计15测得的数据求出当前车体的倾斜角，比如向前倾斜了 10°，根据物理定律中物体的平衡条件，车体如果在向前倾斜的情况下保持平衡，必须有向前的加速度，平衡算法根据此物理定律计算出保持车体平衡需要的加速度。随即，平衡算法根据加速度算出车辆要实现此加速度需要的车轮转速值。得出车轮转速值后，平衡算法根据电机内减速箱的减速比，得出电机的转速。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0025]实施例2:
参见图2，作为本发明的一种改进，所述的立柱2安装在外壳I内侧，用于连接外壳I和脚踏板5。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0026]实施例3:
参见图1一图2，作为本发明的一种改进，所述的脚踏板5安装在立柱2下端的位置。当脚踏板不用时，可以向上折叠，非常方便。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0027]实施例7:
参见图1，作为本发明的一种改进，所述的灯条7安装在外壳I上，通过控制电路对其进行控制。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0028]实施例8:
作为本发明的一种改进，所述电池组8位于车体内部，用于向控制电路、轮毂电机、指示灯以及灯条供电。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0029]实施例9:
作为本发明的一种改进，所述的辅助轮9有两个，分别安装在两个脚踏板的下方；用户不需要辅助轮时，可以将其拆下。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0030]实施例10:
作为本发明的一种改进，所述的U S B接口 10可以使车辆与其它设备通讯以及为其它设备充电。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0031]实施例11:
作为本发明的一种改进，所述独轮自平衡电动车还包括指示灯11，可以对车辆的状态进行表示。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0032]实施例12:
作为本发明的一种改进，所述独轮自平衡电动车还包括充电器13，所述充电器13用于连接车辆的充电口 25和插座。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0033]具体操作过程如下:
参见图1-图5，当驾驶者需要开机时，按动开关12，电动车即开机，陀螺仪16和加速度计15测量车辆的前后倾角，如果倾角在设定的范围(如0°到15° )内，车辆进入行驶状态，驾驶者即可上车，车体的左右平衡靠驾驶者自身控制。进入行驶状态后，陀螺仪16和加速度计15将开始每隔一定的时间周期采集车体倾角，并将倾角信息传递给微处理器，微处理器18调用平衡算法，算法首先根据陀螺仪16与加速度计15测得的数据求出当前车体的倾斜角，然后根据倾斜角算出其所对应的车辆速度值，最后根据车辆的速度值得出轮毂电机3的转速，将此信息传递给电机驱动电路20,驱动轮毂电机3转动,轮毂电机3带动车轮旋转，车辆即可实现平衡。如果倾角不在上述设定的范围内，则指示灯11提示错误。
[0034]当驾驶者身体前倾或后仰时，会使车体产生向前或向后的倾角，电路系统6中的加速度计和陀螺仪会每隔一定周期(比如5毫秒)对车辆的倾角进行检测，并将测得的数据发送给微处理器18，微处理器18调用平衡算法，算法首先根据陀螺仪16与加速度计15测得的数据求出当前车体的倾斜角，然后根据倾斜角算出其所对应的车辆速度值，最后根据车辆的速度值得出轮毂电机3的转速，将此信息传递给电机驱动电路20，驱动轮毂电机3转动，轮毂电机3带动车轮旋转，从而控制车辆的前进。
[0035]在车辆工作时，霍尔传感器17会每隔一定的周期(比如5毫秒)测量车辆的速度，将此数据传送至微处理器18，如果某一时刻微处理器18判断车辆达到了设定的最高速度，则通过电机驱动电路20控制轮毂电机3在短时间内加速，从而使车体向后倾斜，从而使车辆速度降低，达到了限速的目的。驾驶者也可以根据上述原理实现车辆的向后行驶以及在向后行驶过程中的限速。
[0036]车辆开机后，微处理器18将车辆的相关行驶参数以及电池电量显示在指示灯11和灯条7上。
[0037]参见图3、图4，客户端与车辆的通讯分为三种模式，即查询、控制和修改。查询模式时，客户端14发送查询指令，经由车辆上电路系统中的通讯芯片19传给微处理器18，微处理器18提取加速度计15、陀螺仪16、霍尔传感器17测得的车辆倾角以及速度，数据通过通讯芯片19发送给客户端14，客户端14显示给用户。遥控模式时，用户根据客户端14上的控制界面控制车辆上灯条7的闪烁方式。修改模式时，用户可以在客户端内修改车辆的最大限速，修改指令经由车辆上电路系统6中的通讯芯片19传给微处理器18，微处理器18对内置的限速信息进行修改。驾驶者下车后，按下遥控器上的关机按钮，电动车将关机。
[0038]本发明还可以将实施例2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成新的实施方式。
[0039]需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
【权利要求】
1.一种无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述独轮自平衡电动车包括外壳、立柱、轮毂电机、轮胎、脚踏板、电路系统、灯条、电池组、辅助轮、U S B接口、指示灯、开关、充电器、客户端和充电口，所述电动车的车轮位于车辆的中心；所述电路系统通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退；所述独轮自平衡电动车通过电路系统实现与客户端的无线通讯。
2.根据权利要求1所述的可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述电路系统包括微处理器、电源模块、加速度计、陀螺仪、霍尔传感器、通讯芯片、电机驱动电路，微处理器是电路系统的核心，用来采集电源模块、加速度计、陀螺仪、霍尔传感器、USB接口、通讯芯片传来的信息以及对电机、灯条、指示灯、通讯芯片进行控制；电源模块用于控制电池向电路板以及电机供电以及控制电池的充电过程；陀螺仪和加速度计用于检测车体的倾角；霍尔传感器位于电机内部，用于测量车辆的行驶速度；通讯芯片用来实现微处理器与客户端之间的无线通讯，可以选用蓝牙或者WIFI芯片。
3.根据权利要求1所述的可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述电路系统通过检测操纵者的前后重心的变化进而通过电机控制车辆的前进和后退；电路系统中的加速度计和陀螺仪每隔一定周期对车辆的倾角进行检测，并将测得的数据发送给微处理器，微处理器根据平衡算法算出车轮的转速，通过电机驱动电路控制车轮转动，从而控制车辆的前进和后退。
4.根据权利要求3所述的可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述的平衡算法通过以下方式实现:算法首先根据陀螺仪与加速度计测得的数据求出当前车体的倾斜角，然后根据倾斜角算出其所对应的车辆速度值，最后根据车辆的速度值得出电机的转速。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述的立柱安装在外壳内侧，用于连接外壳和脚踏板。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述的脚踏板安装在立柱下端的位置；当脚踏板不用时，可以向上折叠。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述的灯条安装在外壳上，通过控制电路对其进行控制。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述电池组位于车体内部，用于向控制电路、轮毂电机、指示灯以及灯条供电。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述的辅助轮有两个，分别安装在两个脚踏板的下方；用户不需要辅助轮时，可以将其拆下。
10.根据权利要求1或2或3或4所述的可以实现无线通讯的独轮自平衡电动车，其特征在于，所述的U S B接口可以使车辆与其它设备通讯以及为其它设备充电。
【文档编号】B62M6/80GK103552645SQ201310532011
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月3日 优先权日:2013年11月3日
【发明者】李文成, 刘峰, 王嵩林, 程洛然 申请人:南京莱格威智能机器有限公司